硝酸连续化氧化制备3-甲基-4-硝基苯甲酸的方法技术

本发明专利技术属于有机中间体的合成技术领域，具体公开了一种硝酸连续化氧化制备3

【技术实现步骤摘要】
硝酸连续化氧化制备3
‑
甲基
‑4‑
硝基苯甲酸的方法


[0001]本专利技术属于有机中间体的合成
，具体涉及一种硝酸氧化苯甲基的方法，特别涉及3
‑
甲基
‑4‑
硝基苯甲酸的合成方法。

技术介绍

[0002]3‑
甲基
‑4‑
硝基苯甲酸是一种重要的医药中间体，是2
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氨基
‑
芳基
‑7‑
芳基苯并咪唑、噻吩并[2,3
‑
d]嘧啶、1,4
‑
二氢吡唑并[4,3
‑
d]咪唑苯基等药物合成所需的关键原料。
[0003]以1,3
‑
二甲基
‑4‑
硝基苯为原料，经氧化反应制备3
‑
甲基
‑4‑
硝基苯甲酸是一种常见的合成方法，常见的氧化剂有硝酸、氧气/空气、高锰酸钾等。例如，国外文献报道1,3
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二甲基
‑4‑
硝基苯在45％的硝酸于117℃反应15h，可得到4
‑
硝基间甲苯酸，但是收率仅为22.5％(Journal of Organic Chemistry,1967,32(1):134)。中国专利(CN104447348A)报道以1,3
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二甲基
‑4‑
硝基苯和优选浓度65％的硝酸为原料，反应温度100～135℃，反应压力0.8～1.2MPa条件下，反应时间4～10h，收率可达50
‑
60％。中国专利(CN1935376A)报道了1,3
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二甲基
‑4‑
硝基苯和空气在过渡金属(Co金属为主)氧化剂催化和有机助剂条件下，在100℃，1～2MPa条件下反应5～10h制备4
‑
硝基间甲苯酸的工艺，其收率在50％左右。此外，使用相转移催化剂，高锰酸钾为氧化剂，氧化1,3
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二甲基
‑4‑
硝基苯制备3
‑
甲基
‑4‑
硝基苯甲酸的工艺亦有报道(精细石油化工,2007(01):26
‑
29)。
[0004]其中，硝酸作为氧化剂具有物料成本低，操作简单的优点，更适合工业化生产。因此，硝酸氧化苯环侧链甲基工艺得到了众多研究者的关注。N
‑
羟基邻苯二甲酰亚胺(NHPI)作为一种自由基引发剂，能催化硝酸氧化苯环侧链甲基反应。例如，中国专利(CN103408430A)报道了在NHPI等自由基引发剂和相转移催化剂作用下，使用稀硝酸为氧化剂，以4
‑
硝基邻二甲苯为原料制备2
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甲基
‑
4硝基苯甲酸的方法。南京理工大学魏松波学位论文(4
‑
硝基邻二甲苯的选择性合成及其氧化反应研究[D].南京理工大学,2015)亦报道了使用NHPI等为自由基引发剂，CoCl2等为助催化剂，在相转移催化剂作用下，使用浓度为25％的硝酸，回流温度下氧化4
‑
硝基邻二甲苯，反应12h，产率为61.2％。但是，NHPI价格较高(目前国内吨位价在8万/吨左右)，且在100℃以上容易失活(Chem.Rev.2007,107,3800
‑
3842)，难以循环套用，工艺物料成本高，工业化困难。
[0005]此外，硝酸具有较强的腐蚀性，同时氧化反应放热快，并且有少量硝化副产物生成，反应过程具有较高的安全风险。如何提高该反应的安全性是一个亟待解决的重要问题。最近，南京工业大学张利雄等人报道了在微反应器中，以2,4
‑
二氯邻硝基甲苯为原料，经硝酸氧化制备2,4
‑
二氯邻硝基苯甲酸工艺，其反应温度为180℃，反应压力为2.5MPa，该工艺反应速度快，产率高，并且过程安全(南京工业大学学报(自然科学版),2021,43(05):614
‑
620)。但是，该文也指出，为了避免产物在微反应器中析出，需要加入大量的硝酸，硝酸(HNO3)与原料的质量比至少需要达到5:1，才能避免发生堵塞，因而，该工艺会产生大量废酸。
[0006]综上所述，目前现有的1,3
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二甲基
‑4‑
硝基苯经硝酸氧化制备3
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甲基
‑4‑
硝基苯甲
酸的工艺，高压氧化虽然无需添加催化剂，但是腐蚀性强、对反应设备要求高、废酸多、安全风险高；而常压氧化需要添加自由基催化剂、相转移催化剂、助催化剂等，且催化剂难以循环套用，具有较高的物料成本。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题是提供一种温和高效的硝酸连续化氧化制备3
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甲基
‑4‑
硝基苯甲酸的方法。
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种硝酸连续化氧化制备3
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甲基
‑4‑
硝基苯甲酸的方法，以1,3
‑
二甲基
‑4‑
硝基苯和硝酸为原料，包括以下步骤：
[0009]1)、将稀硝酸和催化剂按照质量比10～30:1(优选15:1)配制反应液A；
[0010]将1,3
‑
二甲基
‑4‑
硝基苯和有机溶剂按照质量比1:3～10(优选1:5)配制反应液B；
[0011]2)、反应液A和反应液B分别通过各自的计量泵，以设定的质量流速比泵入混合器；
[0012]3)、经过混合器混合后的反应混合液流入管道化反应器内进行反应，反应温度为60～90℃(优选80
±
5℃)，停留时间为50～90min(优选70～80min)，反应压力为常压；
[0013]说明：管道化反应器通过油浴加热，管道化反应器出口管路缠绕保温棉带，避免反应后的混合物快速降温而析出大量固体；
[0014]4)、反应所生成的氮氧化物气体和反应液固混合物均从管道化反应器出口排出后进入收集储罐内，反应产生的氮氧化物气体(主要为NO2等)通过集储罐的上部阀门排出(后续用尿素水溶液进行吸收)；反应液固混合物冷却至室温后进行过滤，过滤后所得的滤饼经过后处理，得到3
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甲基
‑4‑
硝基苯甲酸；
[0015]过滤后所得的滤液(液体混合物)经过分层，上层为母液A(含有硝酸和催化剂的水层)，下层为母液B(含有少量未反应完的1,3
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二甲基
‑4‑
硝基苯和有机溶剂的油层)。
[0016]作为本专利技术的硝酸连续化氧化制备3
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甲基
‑4‑
硝基苯甲酸的方法的改进：母液A和母液B可再循环套用。
[0017]作为本专利技术的硝酸连续化氧化制备3
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甲基
‑4‑
硝基苯甲酸的方法的进一步改进：设定的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.硝酸连续化氧化制备3
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甲基
‑4‑
硝基苯甲酸的方法，其特征在于：以1,3
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二甲基
‑4‑
硝基苯和硝酸为原料，包括以下步骤：1)、将稀硝酸和催化剂按照质量比10～30:1配制反应液A；将1,3
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二甲基
‑4‑
硝基苯和有机溶剂按照质量比1:3～10配制反应液B；2)、反应液A和反应液B分别通过各自的计量泵，以设定的质量流速比泵入混合器；3)、经过混合器混合后的反应混合液流入管道化反应器内进行反应，反应温度为60～90℃，停留时间为50～90min，反应压力为常压；4)、反应所生成的氮氧化物气体和反应液固混合物均从管道化反应器出口排出后进入收集储罐内，反应产生的氮氧化物气体通过集储罐的上部阀门排出；反应液固混合物冷却至室温后进行过滤，过滤后所得的滤饼经过后处理，得到3
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甲基
‑4‑
硝基苯甲酸；过滤后所得的滤液经过分层，上层为母液A，下层为母液B。2.根据权利要求1所述的硝酸连续化氧化制备3
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甲基
‑4‑
硝基苯甲酸的方法，其特征在于：母液A和母液B可再循环套用。3.根据权利要求1或2所述的硝酸连续化氧化制备3
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甲基
‑4‑
硝基苯甲酸的方法，其特征在于设定的质量流速比为m
A
：m
B＝
0.6～1.3:1。4.根据权利要求3所述的硝酸连续化氧化制备3...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈涛，赖依峰，张良佺，
申请(专利权)人：浙江科技学院，
类型：发明
国别省市：